Мета: Ознайомити учнів з історією розвитку обчислювальної техніки, різними поколіннями ЕОМ.

Хід уроку
І. Організаційна частина.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.
Ставимо учням запитання, чи цікаво вам дізнатися якими були перші комп’ютери?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Історичний розвиток покоління ЕОМ.
У історії розвитку ЕОТ прийнято виділяти декілька поколінь, кожне з яких має свої відмітні ознаки і унікальні характеристики. Головна відмінність машин різних поколінь полягає в елементній базі, логічній архітектурі і програмному забезпеченні, крім того, вони розрізняються по швидкодії, оперативній пам'яті, способам введення і виведення інформації.
Переходячи до оцінки і розгляду різних поколінь, необхідно насамперед помітити, що оскільки процес створення комп'ютерів відбувався і відбувається безупинно (у ньому беруть участь багато розроблювачів з багатьох країн, що мають справу з рішенням різних проблем), важко, а в деяких випадках і даремно, намагатися точно установити, коли те чи інше покоління чи починалося закінчувалося.
ЕОМ першого покоління
У 40-х рр.. XX в. відразу кілька груп дослідників повторили спробу Беббіджа на основі техніки ХХ в. - електромеханічних реле. Деякі з цих дослідників нічого не чули про роботи Беббіджа і перевідкрили його ідеї заново. Першим з них був німецький інженер Конрад Цузе, що у 1941 році побудував невелику машину на основі декількох електромеханічних реле. Але через війну роботи Цузе не були опубліковані. А в США в 1943 році на одному з підприємств фірми IBM американець Говард Йкен створив більш могутню машину під назвою "Марко-1". Вона вже дозволяла проводити обчислення в сотні разів швидше, ніж за допомогою арифмометра і реально використовувалася для військових розрахунків.
Проекти і реалізація машин '' Марко - 1 '', EDSAC і EDVAC в Англії і США, МЭСМ у СРСР заклали основу для розгортання робіт зі створення ЕОМ вакуумно-ламповій технології - серійних ЕОМ першого покоління.
Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почата приблизно в 1947 р. Еккертом і Мочлі, що заснували в грудні того ж року фірму ECKERT-MAUCHLI. Незабаром після введення в експлуатацію машини UNVIAC-1 її розроблювачі висунули ідею автоматичного програмування. Вона зводилася до того, щоб машина сама могла підготовляти таку послідовність команд, що потрібна для рішення даної задачі.
П'ятидесяті роки - роки розквіту комп'ютерної техніки, роки значних досягнень і нововведень, як в архітектурному, так і в науково - технічному відношенні. Відмінні риси в архітектурі сучасної ЕОМ у порівнянні з нейманівською архітектурою вперше з'явилися в ЕОМ першого покоління.
Сильним стримуючим фактором у роботі конструкторів ЕОМ початку 50-х р.р. була відсутність швидкодіючої пам'яті. За словами одного з піонерів обчислювальної техніки - Д. Еккерта, "архітектура машини визначається пам'яттю". Дослідники зосередили свої зусилля на запам'ятовуючих властивостях феритових кілець, нанизаних на дротові матриці.
У розробку електронних комп'ютерів уключилася фірма IBM. У 1952 р. вона випустила свій перший промисловий електронний комп'ютер IBM 701, що являв собою синхронну ЕОМ рівнобіжної дії, що містить 4000 електронних ламп і 12000 германієвих діодів. Удосконалений варіант машини IBM 704 відрізнялася високою швидкістю роботи, у ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися у формі з плаваючою крапкою.
Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, що в архітектурному плані наближалася до машин другого і третього поколінь. У цій машині вперше була застосована непряма адресація і вперше з'явилися канали введення-висновку.
Слідом за першим серійним комп'ютером UNIVAC-1 фірма Remington-Rand у 1952 р. випустила ЕОМ UNIVAC-1103, що працювала в 50 разів швидше. Пізніше в комп'ютері UNIVAC-1103 уперше були застосовані програмні переривання.
Співробітники фірми Remington-Rand використовували алгебраїчну форму запису алгоритмів за назвою "Short Cocle" (перший інтерпретатор, створений у 1949 р. Джоном Мочлі). Крім того, необхідно відзначити офіцера ВМФ США і керівника групи програмістів, у той час капітана (надалі єдина жінка у ВМФ - адмірал) Грейс Хопер, що розробила першу програму - компілятор ПРО. (До речі, термін "компілятор" уперше ввела Г. Хопер у 1951 р.). Ця програма, що компілює, робила трансляцію на машинну мову всієї програми, записаної в зручній для обробки алгебраїчній формі.
Щоб спростити й підшвидшити процес завдання програм, Мочлі і Екерт стали конструювати новий комп'ютер, що міг би зберігати програму у своїй пам'яті. У 1945 р. до роботи був притягнутий знаменитий математик Джон фон Нейман, що підготував доповідь про цей комп'ютер. Доповідь була розіслана багатьом вченим і одержала широку популярність, оскільки в ньому фон Нейман ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування комп'ютера. І дотепер переважна більшість комп'ютерів зроблена відповідно до тих принципів, що він запропонував.
Перший комп'ютер, у якому втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським ученим Морісом Уілксом.
Свою ідею мікропрограмування М.Уілкс реалізував у 1957 р. при створенні машини EDSAC-2. М. Уілкс разом з Д. Уіллером і С. Гіллом у 1951 р. написали перший підручник по програмуванню "Складання програм для електронних рахункових машин" (російський переклад - 1953 р.).
У нашій країні в 1948 р. проблеми розвитку обчислювальної техніки стають загальнодержавною задачею. Розгорнулися роботи зі створення серійних ЕОМ першого покоління.
Основним активним елементом ЕОМ першого покоління є електронна лампа. Машини вітчизняного виробництва: ВЕРМ-1 (Велика Електронно-Рахункова Машина), ВЕРМ-2, "Стріла", "Урал-1", "Урал-2", "Урал-4", М-1, М-3, М-20. Ці машини дуже громіздкі, споживають велику кількість енергії, мають невисоку надійність і слабке програмне забезпечення.
Швидкодія цих машин не перевищувало 10 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 4Кб машинних слів. Але зате уже вони продемонстрували широкі можливості обчислювальних робіт в області комічних досліджень, ядерної фізики і т.д.
У 1950 р. в Інституті точної механіки й обчислювальної техніки (ИТМ і ОТ) організований відділ цифрових ЕОМ для розробки і створення великий ЕОМ. У 1951 р. тут була спроектована машина ВЕРМ (Велика Електронна Рахункова Машина), а в 1952 р. почалася її досвідчена експлуатація.
З цього часу і почався дуже енергійний розвиток обчислювальної техніки. Лампові машини не відрізнялися високою надійністю - щодня перегоряло 20-30 ламп (з декількох десятків тисяч). Крім того, вони споживали багато енергії і займали площу приблизно з баскетбольну площадку.
У проекті спочатку передбачалося застосувати пам'ять на трубках Вільямса, але до 1955 р. як елементи пам'яті в ній використовувалися ртутні лінії затримки. По тим часам ВЕРМ була дуже продуктивною машиною - 800 оп/с. Вона мала трьохадресну систему команд, а для спрощення програмування широко застосовувався метод стандартних програм, що надалі поклав початок модульному програмуванню, пакетам прикладних програм. Серійно машина стала випускатися в 1956 р. за назвою ВЕРМ-2.
У 1955-1956 р.р. колектив лабораторії випустив малу ЕОМ М-3 зі швидкодією 30 оп/з і оперативною пам'яттю на магнітному барабані. Особливість М-3 полягала в тім, що для центрального пристрою керування був використаний асинхронний принцип роботи. Необхідно відзначити, що в 1956 р. колектив І. С. Брука виділився зі складу енергетичного інституту й утворив Лабораторію керуючих машин і систем, що стала згодом Інститутом електронних керуючих машин (ІНЕКМ).[1]
ЕОМ другого покоління
З'явилися наприкінці 50-х років. Елементна база цих машин - напівпровідникові діоди і транзистори, що дозволило збільшити швидкодію і надійність ЕОМ, а також ємність оперативної пам'яті. Зменшилися габарити, маса і споживана потужність. У них широко використовувався друкований монтаж, при якому необхідні електричні з'єднання створювалися методом втравлювання мідної фольги, наклеєної на ізоляційний матеріал. Конструктивно технологічна й елементна база дозволили створити більш складні ЕОМ. Розширилося середовище застосування: не тільки для наукових, але і для інженерних розрахунків, а також для рішення економічних задач і керування виробничими процесами.
До машин вітчизняного виробництва відносять: ВЕРМ-3. ВЕРМ-4, ВЕРМ-6, "Урал-14", "Урал-16", "Мінськ-22", "Мінськ-32", М-220, М-222, "Наірі", "Світ", "Раздон".
Розробка малої обчислювальної машини за назвою "Урал" була закінчена в 1954 р. колективом співробітників під керівництвом Рамєєва.. Ця машина стала родоначальником цілого сімейства "Уралов", остання серія яких ("Урал -16"), була випущена в 1967 р. Простота машини, удала конструкція, невисока вартість обумовили її широке застосування.
ЕОМ третього покоління
До середини 60-х р.р. були створені більш компактні зовнішні пристрої для комп'ютера, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп'ютер PDP-8 розміром з холодильник і вартістю всього 20 тис.$ (комп’ютери в 40-50-х р.р. коштували мільйони $).
Після появи транзисторів найбільш трудомісткою операцією при виробництві комп'ютерів було з'єднання і спайка транзисторів для створення електронних схем. Але в 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов спосіб, що дозволяє створювати на одній пластині кременя транзистори і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані з'єднання стали називатися інтегральними чи схемами чіпами.
Таким чином, елементна база ЕОМ третього покоління - мікроелектроніка, а також застосування інтегральних мікросхем (ІС). Інтегральна мікросхема - Функціонально закінчений блок, еквівалентний по можливостях досить складній транзисторній схемі.
Всі ЕОМ третього покоління крім елементної бази істотно відрізняються від ЕОМ попередніх поколінь і інших характеристик. Насамперед ЕОМ третього покоління оперують з літерно-цифровою інформацією, визначеної відповідними кодовими таблицями. Одиницею адресації пам'яті є байт, у якому може зберігається 8-розрядний двійковий код, що представляє собою один алфавітний символ, цифру, знак. Обсяг оперативної пам'яті в ЕОМ третього покоління звичайно вказують у байтах (для ЄС-1022 обсяг оперативної пам'яті 256-512Кбайт; для ЄС-1035 - 512Кбайт; для ЄС-1045 - 4096 Кбайт; для ЄС-1061 - 8192Кбайт).
Ці машини могли одночасно виконувати кілька програм. З'являється можливість роботи в режимі поділу часу й у режимі діалогу, з'являються локальні мережі.
ЕОМ четвертого покоління
Основа ЕОМ четвертого покоління - ВІС (великі інтегральні мікросхеми). У ВІС на одному напівпровідниковому кристалі (кремнієвій пластині) розміщаються до 103 схем, еквівалентних по своїх можливостях звичайним ІС. Високий ступінь інтеграції (К  3) БІС сприяє подальшому збільшенню щільності компонування електронної апаратури, підвищенню її надійності, збільшенню швидкодії і зниження вартості.
Швидкодія у великих ЕОМ - кілька десятків мільйонів операцій у секунду. Обсяг оперативної пам'яті - до 16Мб
Високий ступінь інтеграції, досягнутий у ВІС, забезпечив можливість створення нового класу ЕОМ - мікроЕОМ.
З 1982 р. (коли був створений перший мікропроцесор) було створено 4 покоління мікроЕОМ на основі процесорів ДО536, ДО550, ДО588, ДО589 ("Електроніка НЦ -80-20/2", (ДВК-2) "Електроніка-60", "Іскра-226" і ін.).
ЕОМ п'ятого покоління
Основа й елементна база ЕОМ п'ятого покоління - НВІС (надвеликі інтегральні мікросхеми) і оптико-електронні елементи. Для оптичних машин носіями енергії служать не електрони, а фотони, що значно підвищує швидкість передачі сигналів, тому швидкодія цих машин - сотні мільйонів операцій у секунду.
Для перетворення і передачі оптичних сигналів застосовують лазери, променеві діоди і різні фотоприймачі.
Подальший розвиток одержав процес, що почався в третім поколінні, - зрощування машин і обчислювальних центрів із системами зв'язку, утворення мереж ЕОМ.
Тепер, простеживши весь процес створення і розвитку обчислювальної техніки, можна сказати, що сучасні обчислювальні машини представляють одне із самих значних досягнень людської думки, вплив якого на розвиток науково-технічного прогресу важко переоцінити. Області застосування ЕОМ безупинно розширюються. Цьому в значній мірі сприяє поширення персональних ЕОМ, і особливо мікроЕОМ.
Комп'ютери починають торкати життя кожної людини. Якщо ви занедужаєте, і якщо вас направлять у лікарню, то, потрапивши туди, ви виявитеся у світі, де від комп'ютерів залежать життя людей (у частині сучасних лікарень ви навіть зустрінете комп'ютерів більше, ніж самих пацієнтів, і це співвідношення буде згодом рости, переважуючи число хворих). Поступове вивчення комп'ютерної техніки намагаються вводити в програми шкільного навчання як обов'язковий предмет, щоб дитина змогла вже з досить раннього віку знати будівлю і можливості комп'ютерів. А в самих школах (в основному на заході й в Америці) уже багато років комп'ютери застосовувалися для ведення навчальної документації, а тепер вони використовуються при вивченні багатьох навчальних дисциплін, що не мають прямого відношення до обчислювальної техніки. Навіть у початковій школі комп'ютери впроваджуються для вивчення курсів елементарної математики і фізики.

ІV. Закріплення вивченого матеріалу
- На скільки поколінь поділено розвиток ЕОМ?
- Які особливості кожної ЕОМ різних поколінь?